DE1814897A1

DE1814897A1 - Gear drive

Info

Publication number: DE1814897A1
Application number: DE19681814897
Authority: DE
Inventors: Eggins Douglas Walter
Original assignee: Dominion Engineering Works Ltd
Current assignee: Dominion Engineering Works Ltd
Priority date: 1967-12-30
Filing date: 1968-12-16
Publication date: 1969-08-21
Also published as: GB1209677A; CA851449A; US3545296A

Description

Anmelderin: Dominion Engineering Works, Limited Toronto, Ontario, CanadaApplicant: Dominion Engineering Works, Limited Toronto, Ontario, Canada

Z alinr adantr iebZ alinr adantr ieb

Die Erfindung betrifft ein Lastausgleichssystem, insbesondere einen Zahnradantrieb mit mehreren Ritzeln»The invention relates to a load balancing system, in particular a gear drive with several pinions »

Beim Betrieb von großen Maschinen wie selbsttätigen Mahlwerken nimmt die wünschenswerte Größe einer Maschine so lange zu, bis es nicht mehr wirtschaftlich ist, einen einzelnen Elektromotor zum Antrieb der Maschine zu verwenden.When operating large machines such as automatic grinders the desirable size of a machine increases until it is no longer economical, a single one To use electric motor to drive the machine.

Für Mahlwerke und ähnliche große Maschinen ist es üblich, den Elektromotor in Antriebsverbindung mit einem Hauptzahnrad durch ein Ritzel zu bringen. Aus Gründen der einfacheren Konstruktion von Elektromotoren ist es wünschenswert, Synchronmotoren zu verwenden. Wegen bei der Fertigung von großen Hauptzahnrädern auftretenden Schwierigkeiten kann jedoch im allgemeinen kein gleichmäßiger Zahnradzahneingriff gewährleistet werden, so daß eine ungleichmäßige Belastung der Synchronmotoren die Folge ist. Es ist nun eine Eigenschaft von Synchronmotoren, daß bei sich ändernden Bedingungen ungleicher Belastung der eine Motor die ganze Last übernimmt, während der andere Motor als Synchrongenerator arbeitet.For grinders and similar large machines it is common to have the electric motor in drive connection with a main gear bring through a pinion. For the sake of simpler construction of electric motors, it is desirable to use synchronous motors to use. Because of the difficulties encountered in the manufacture of large main gears, however, in general no uniform gear meshing can be guaranteed, so that an uneven load on the synchronous motors The result is. It is a property of synchronous motors that when the conditions change, the load is uneven one motor takes over the whole load, while the other motor works as a synchronous generator.

Diese Schwierigkeit wird durch die Erfindung überwunden, indem Antriebsritzel verwendet werden, die entsprechend örtlichen Belastungsschwankungen einstellbar sind.This difficulty is overcome by the invention by using pinions that are appropriately local Load fluctuations are adjustable.

909834/1012909834/1012

Der Antrieb gemäß, der Erfindung für eine große Maschine mit einem großen Zahnrad, das von zwei oder mehr unabhängigen Motoren angetrieben wird, hat geteilte Ritzel, die das Zahnrad antreiben. Die Hälften der geteilten Ritzel sind relativ zn einander beweglich, um die effektive Belastung des entsprechenden Ritzels zur Kompensation von Unregelmäßigkeiten des großen Zahnrads zu ändern.The drive according to the invention for a large machine with a large gear driven by two or more independent motors has split pinions that make up the gear drive. The halves of the split pinions are movable relative to one another in order to carry the effective load on the corresponding one To change the pinion to compensate for irregularities in the large gear.

Die Ritzelkonstruktion gemäß der Erfindung besteht grundsätzlich in der Verwendung eines Doppelschraubenlinien-Zahnrads, das ein axial geteiltes Doppelschraubenlinien-Ritzel verwendet, von dem eine Schraubenlinie axial zu der anderen verschiebbar ist. Durch eine solche Anordnung der Drehrichtung, daß die beiden Hälften des Ritzels sich entweder axial auseinander oder axial zueinander bei einer Zahnentlastungsbewegung bewegen, kann eine geeignete Ritzelbelastungseinrichtung vorgesehen sein, um federnd dieser Entlastung entgegenzuwirken .The pinion construction according to the invention basically consists in the use of a double helical gearwheel, using an axially split double helix pinion, one helix being axial to the other is movable. By arranging the direction of rotation in such a way that the two halves of the pinion are either axially apart or move axially to one another during a tooth relief movement, a suitable pinion loading device can be provided in order to counteract this relief in a resilient manner .

Zusätzlich zu einer derartigen Be1astungsfederung in einem einzigen Zahnrad wird durch die Erfindung auch ein Ritzelbelastungssystem angegeben, bei dem die Belastungen der einzelnen Ritzel gegeneinander ausgeglichen werden. Daher erzeugt eine hochstehende Stelle auf dem Hauptzahnrad, die eine vorübergehende Mehrbelastung eines der Ritzel verursacht, eine Änderung in dem Ritzelbelastungssystem, wodurch eine Belastungsanstiegänderung an einem oder mehreren anderen Ritzeln im System vorgenommen .wird, so daß die Antriebssynchronmotoren im wesentlichen gleichmäßig belastet bleiben.In addition to such a load suspension in a single gear is also specified by the invention, a pinion load system in which the loads the individual pinions are balanced against each other. Therefore, it creates a raised spot on the main gear that a temporary overstress on one of the pinions causes a change in the pinion loading system, whereby a load increase change on one or more other pinions in the system .wird so that the drive synchronous motors essentially remain evenly loaded.

Ein Zahnradantrieb mit einem Hauptzahnrad, das eine Last antreibt, ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch ein Antriebsritzel.,, das für eine Drehung auf einer Kraftantriebswelle montiert ist, eine erste Hälfte und eine davon axial verschiebbare zweite Hälfte hat, durch eine Verzahnung auf dem Außenumfang der ersten und zweiten Ritzelhälfte, die unter einem Winkel in Doppelschraubenlinienanordnung gegeneinander geneigt sind, und durch eine Federung, die die beiden Hälften verbindet, so daß beim Betrieb, wenn eineA gear drive with a main gear driving a load is characterized by according to the invention a drive pinion. ,, that for rotation on a power drive shaft is mounted, a first half and an axially displaceable second half thereof by a toothing on the outer circumference of the first and second pinion halves, which are at an angle to each other in a double helical arrangement are inclined, and by a suspension that connects the two halves, so that when operating when one

909834/1012909834/1012

18U89718U897

Erhöhung der Belastung eine .änderung des relativen axialen Abstände der Hälften bewirken will, derartige Änderungen durch die axiale Belastungsfederung aufgefangen werden.Increase in the load, a change in the relative axial Spacing the halves wants to effect such changes be absorbed by the axial load suspension.

Durch die Erfindung werden ferner mehrere geteilte Ritzel angegeben, die zur Verbindung ein Fluidgetriebe verwenden, so daß eine stärkere oder schwächere Belastung des einen Ritzels zu einer entsprechenden stärkeren oder schwächeren Belastung mindestens eines anderen Ritzels führt.The invention also provides several split pinions that use a fluid transmission to connect, so that a stronger or weaker load on a pinion leads to a corresponding stronger or leads to a weaker load on at least one other pinion.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

iFig. 1 eine schematische Ansicht eines Doppelschraubenlinienritzel- und -aahnradantriebs ;iFig. 1 is a schematic view of a twin screw line pinion and gear drive;

Fig. 2 eine Gesamtansicht eines Ausführungsbeispiels einer Doppelschraubenlinienverzahnung gemäß der Erfindung? Fig. 3 ein Druckausgleichssystem gemäß der Erfindung;2 shows an overall view of an exemplary embodiment of a double helical tooth system according to the invention? 3 shows a pressure equalization system according to the invention;

Fig. 4 eine federnde Zahnradanordnung zur Lastaufnahme; und Fig. 5 einen Teil eines abgewandelten, unsymmetrischen Lastverteilungssystems.FIG. 4 shows a resilient gear wheel arrangement for taking up loads; FIG. and FIG. 5 shows part of a modified, asymmetrical load distribution system.

Gemäß Fig. 1 hat ein Antrieb 10 ein Zahnrad 12, das antriebsmäßig mit Ritzeln 14 und 16 kämmt.According to FIG. 1, a drive 10 has a gear 12 which is drivingly with pinions 14 and 16 combs.

In Fig. 2 kämmen Zähne 13 des Zahnrads 12 mit Zähnen und 15* des Ritzels 14, und es ist ersichtlich, daß der vorderste Flankenabschnitt der Zähne 15 und 15' des Ritzels 14 sich in der Mitte des Ritzels befindet. Es ist ferner ersichtlich, daß die von den Zähnen 13 ausgeübte Gegenbelastung die beiden Ritzelhälften 18 und 20 axial nach innen gegeneinander bewegen will. Im System von Fig. 3 ist das Ritzel 14 auf einer Welle 21 montiert, die an einen Elektromotor angeschlossen ist. Mindestens eine der Ritzelhälften 18 und 20 ist verschiebbar durch Keile oder Nuten (nicht abgebildet) auf der Welle 21 montiert. Eine flexible Membran 25, die sich zwischen den Ritzelhälften 18 und 20 befindet und mit einem Druckfluid wie Luft oder einer Flüssigkeit gefüllt ist, neigt dazu, die Ritzelhälften 18 und 20 im gewünschten axialen Abstand zu halten. Es ist ersichtlich, daß derIn Fig. 2 mesh teeth 13 of the gear 12 with teeth and 15 * of the pinion 14, and it can be seen that the foremost flank section of teeth 15 and 15 'of the pinion 14 is in the middle of the pinion. It can also be seen that the counter-load exerted by the teeth 13 wants to move the two pinion halves 18 and 20 axially inward against each other. In the system of Fig. 3 this is Pinion 14 mounted on a shaft 21 which is connected to an electric motor. At least one of the pinion halves 18 and 20 is slidably mounted on shaft 21 by keys or grooves (not shown). A flexible membrane 25, which is located between the pinion halves 18 and 20 and filled with a pressure fluid such as air or a liquid is, tends to keep the pinion halves 18 and 20 at the desired axial distance. It can be seen that the

909834/1012909834/1012

18U89718U897

effektive Lastwinkel des Elektromotors gegenüber der angetriebenen Last sich ändert, wenn der axiale Abstand der Ritzelhälften 18 und 20 bezüglich den Zahnradzähnen 13 des Zahnrads 12 geändert wird. In der Anordnung von Fig. 3 ist ein Drehkopf 28 durch ein Rohr 29 und ein Rohr 30 mit einem oder mehreren Drehköpfen von entsprechenden geteilten Ritzeln 16 usw. verbunden. ^v effective load angle of the electric motor with respect to the driven load changes when the axial distance between the pinion halves 18 and 20 with respect to the gear teeth 13 of the gear 12 is changed. In the arrangement of Fig. 3, a rotary head 28 is connected by a tube 29 and a tube 30 to one or more rotary heads of respective split pinions 16 and so on. ^v

Das in Fig. 3 abgebildete Ausführungsbeispiel verwendet eine Hydraulikverbindung, wobei der im System herrschende Druck durch einen Verstärker 35 mit einem Doppelkolben 37, 38 hergestellt wird, der von einer Luftversorgung durch einen Druckregler 40 mit Druck beaufschlagt wird. Daher erlaubt zusätzlich zum Druckausgleich innerhalb der entsprechenden Abstandsmembran 25 das System von Fig. 3 auch die Auswahl eines gewünschten Motorarbeitslastwinkels durch Verstellen der Luftzufuhr durch den Regler 40 zum Druckverstärker 35, der den Hydraulikdruck im System bestimmt. Auf diese Weise kann der effektive Lastwinkel der Systemmotoren wahlweise gesteuert werden.The embodiment shown in Fig. 3 is used a hydraulic connection, the pressure prevailing in the system being fed by a booster 35 with a double piston 37, 38 is produced, which is pressurized by an air supply through a pressure regulator 40. Therefore allowed in addition to the pressure equalization within the corresponding spacer membrane 25, the system of FIG. 3 also includes the selection a desired engine workload angle by adjusting the air supply through controller 40 to pressure booster 35, which determines the hydraulic pressure in the system. In this way, the effective load angle of the system motors can be selected being controlled.

Bei dem teilweise in Fig. 4 abgebildeten abgewandelten Ausführungsbeispiel ermöglicht das Einsetzen eines Lastverstärkers 45, der eines der Ritzel mit einem anderen der Ritzel verbindet, daß zwei verschiedene Hydrsu likdrücke verwendet werden können, so daß die Verwendung von Elektromotoren unterschiedlicher Rahmengröße und Leistung ermöglicht wird. Wahlweise kann so die Anpassung an unterschiedliche physikalische Eigenschaften der einzelnen geteilten Ritzel vorgenommen werden.In the modified embodiment shown partially in FIG. 4, a load booster can be used 45, which connects one of the pinions to another of the pinions that two different hydraulic pressures used can be, so that the use of electric motors of different frame size and power possible will. Optionally, the adaptation to different physical properties of the individual divided Pinions are made.

Fig. 5 zeigt eine abgewandelte mechanische Ritzelanordnung 40, wobei Ritzelhälften 42 und 44 mit einer Welle durch einen Keil 48 verkeilt sind. Wahlweise kann eine mehrfache Verkeilung vorgenommen sein. Es ist ferner ersichtlich, daß Nuten oder Keile mit einem "Anlauf", das heißt relativ zur Wellenachse geneigt, verwendet werden können, um geeignet die axialen Kräfte, die zwischen den benachbarten Ritzelhälften infolge der axialen Zahribelastungskräfte erzeugt werden, zu beeinflussen. Im AusführungsbeispielFig. 5 shows a modified mechanical pinion arrangement 40, wherein pinion halves 42 and 44 with a shaft are keyed by a wedge 48. Multiple wedging can optionally be carried out. It can also be seen that grooves or wedges with a "run-up", that is, inclined relative to the shaft axis, are used can in order to suitably reduce the axial forces between the adjacent pinion halves as a result of the axial Zahribelastungspunkte are generated to influence. In the exemplary embodiment

909834/1012909834/1012

18U89718U897

_ 5 —_ 5 -

von Fig. 5 ist der Winkel des Verzahnungs-"Fischgrätenmusters" umgekehrt zu dem in den Ausführungsbeispielen von Fig. 2 und 3 abgebildeten, so daß beim Antrieb durch die Welle '46 die beiden Ritzelhälften zu einer Trennung oder Auseinanderbewegung neigen, so daß Federn 50 belastet werden, um dem Antrieb eine Federung zu vermitteln. Ein Distanzstück 52 begrenzt den kleinsten Abstand zwischen den Ritzelhälften 42 und 44, während ein Bolzen 54 mit einer Stellmutter 56 eine Änderung der anfangs eingestellten Axialfederkraft erlaubt, was entsprechend den Motorlastwinkel ändert.of Fig. 5 is the angle of the serrated "herringbone" pattern reversed to that shown in the embodiments of FIGS. 2 and 3, so that when driven by the shaft '46 the two pinion halves tend to separate or move apart, so that springs 50 are loaded to give the drive a suspension. A spacer 52 limits the smallest distance between the pinion halves 42 and 44, while a bolt 54 with an adjusting nut 56 changes the initially set Axial spring force allows, which changes the engine load angle accordingly.

Obwohl die Ausführungsbeispiele von Fig. 3 und 5 eine Hydraulikkupplung zeigen, kann ebenso gut eine Pneumatikkupplung verwendet werden.Although the exemplary embodiments of FIGS. 3 and 5 show a hydraulic coupling, a pneumatic coupling can just as well be used.

Außer den bereits erwähnten Vorteilen, daß die Verwendung von Synchronmotoren mit deren verbesserten Anlaufeigenschaften möglich ist, hat die Erfindung den zusätzlichen Vorteil, daß für die entsprechenden Zahnradzähne größere Fertigungstoleranzen zulässig sind.In addition to the advantages already mentioned, that the use of synchronous motors with their improved starting properties is possible, the invention has the additional advantage that for the corresponding gear teeth larger manufacturing tolerances are permissible.

Claims

09 834/101209 834/1012

Claims

18U897

- Ό ""

December 5, 1968 EH / Sm My files: D-2308

Claims

1. Gear drive with a gear which is drivingly connected to a load, characterized by at least one drive pinion (14, 16) that rotates on a power drive shaft (21; 46) with a first half (18; 42) and a second half axially displaceable therefrom (2O; 44) is mounted by a toothing (15.15 *) the outer circumference of the first and second pinion halves, which are at an angle to each other in a double helical arrangement are inclined, and by a resilient, axial loading device (25; 50) which connects the two halves, so that during operation, when an increase in load leads to a change in the relative axial distance of the Halves tends to counteract such a change by the resilient, axial loading device.

2. Gear drive according to claim 1, characterized by several of the divided pinions (14,16) and by a fluid pressure transmission that connects the pinions to a correspondingly stronger or weaker load the connected pinion (Fig.1,4).

3. Gear drive according to claim 2, characterized in that each pinion (14, 16) is driven by a special electric motor.

4. Gear drive according to claim 2 or 3, characterized by a fluid pressure controller (35, 40) for controlling the fluid pressure in the fluid pressure transmission (45).

5. Gear drive according to Claim 4, characterized in that that the fluid pressure transmission (45) has a differential pressure device to a predetermined Maintain fluid pressure ratio between different parts of the gear drive (Fig.4).

909834/1012909834/1012

■ 18U897

6. Working method for a drive according to one of the preceding Claims with at least one pinion and one gearwheel with meshing, helical teeth / characterized in that at least a pinion (14,16) is brought into resilient tooth engagement in the toothing of the gearwheel (12) so that a uniform drive between the pinion and the gear corresponding to local changes in the meshing of the teeth is modified.

7. The method according to claim 6, characterized in that that a second pinion (16,14) depending on a stronger or weaker load at least one pinion (14, 16) is also stronger or weaker as a result of the local changes in the tooth engagement is loaded in order to make an even load distribution through the pinion.

909834/1012